鋇鎢陰極電子顯微分析研究.pdf

1、隨著微波技術(shù)的發(fā)展，大功率微波真空電子器件所要求的大電流密度、高穩(wěn)定性的鋇鎢陰極被廣泛應(yīng)用，并越來越獲得研究學(xué)者的重視。為了提高其性能，國(guó)內(nèi)外許多研究學(xué)者一般從理論、配方、工藝和材料等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，影響陰極發(fā)射性能的因素眾多，如陰極的微觀結(jié)構(gòu)、成分、污染、覆膜等，有關(guān)此方面的系統(tǒng)研究相對(duì)較少。
　　某國(guó)營(yíng)廠生產(chǎn)的鋇鎢陰極材料是采用浸漬工藝將鋁酸鹽或者添加Sc2O3的發(fā)射物質(zhì)浸漬入鎢海綿體的孔中，而覆膜陰極則

2、在以上工藝的基礎(chǔ)上再進(jìn)行離子濺射一層金屬薄膜或合金膜，以提高陰極發(fā)射性能。在使用過程中，出現(xiàn)性能下降或者發(fā)射電流不穩(wěn)定等現(xiàn)象。本課題根據(jù)出現(xiàn)的這些狀況，圍繞陰極微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響為中心，采用各種現(xiàn)代微觀分析手段，從微結(jié)構(gòu)的角度對(duì)影響鋇鎢陰極性能的工作條件、焊接質(zhì)量、覆膜質(zhì)量及厚度及均勻性等方面進(jìn)行了如下系列分析研究：
　　1．陰極作為電真空器件的核心部分，要求發(fā)射電流密度高，性能穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，保持其苛刻的工作條件至關(guān)重

3、要。針對(duì)鋇鎢陰極在工作過程中出現(xiàn)發(fā)射電流下降的現(xiàn)象，采用掃描電子顯微鏡、電子探針X射線等作為顯微分析手段，對(duì)陰極在使用過程中出現(xiàn)的龜裂、陰極表面污染、海綿體孔洞口的堆積物等微結(jié)構(gòu)變化及形成原因進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明陰極工作溫度、環(huán)境氣氛和表面清潔是形成以上典型微觀結(jié)構(gòu)的主要原因，建立了陰極失效分析的有效方法。對(duì)陰極套筒焊接微缺陷進(jìn)行研究，分析了焊接區(qū)內(nèi)的氣隙對(duì)焊接質(zhì)量和套筒熱傳導(dǎo)性的影響，提出了配合尺寸對(duì)焊接可靠性的重要性。
　　

4、2．介紹了覆膜陰極的工藝過程和成膜機(jī)理，研究了鋇鎢陰極表面不同薄膜的微觀結(jié)構(gòu)以及成分表征。對(duì)Os、Ir等單質(zhì)膜和Os-Ir-Al、Os-Re等合金膜的顯微結(jié)構(gòu)及其在1200℃老煉后的微結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行研究，結(jié)果表明Os-Ir-Al膜陰極表面在老煉前后的微觀形貌變化最小，但晶粒尺寸較大，單層Os膜和Os-Re合金膜次之，濺射Ir膜的陰極表面薄膜老煉前后微結(jié)構(gòu)變化最大。對(duì)單質(zhì)膜和合金膜進(jìn)行微區(qū)成分分析表征，通過選擇入射電壓和同一元素不同線系特征

5、譜線，可以避免襯底元素產(chǎn)生的X射線對(duì)表面薄膜的二次激發(fā)，從而獲得較準(zhǔn)確的表面成分分析結(jié)果。
　　3．研究了電子探針無損測(cè)量鋇鎢陰極表面覆膜厚度的分析測(cè)試技術(shù)。根據(jù)入射到陰極表面的電子束作用深度與入射電壓的關(guān)系計(jì)算、模擬陰極表面覆膜厚度。通過加速電壓與襯底WL和薄膜IrL特征X射線強(qiáng)度之間的關(guān)系，外推W襯底的X射線強(qiáng)度為“0”或者薄膜X射線強(qiáng)度為“1”時(shí)獲得入射電壓Ed。運(yùn)用蒙特卡羅模擬，固定入射電壓Ed，通過改變假定的薄膜厚度，使